2015年光纤光学考试试题及答案解析

"光纤光学试题－2015卷_答案1" 这是一份来自华中科技大学光学与电子信息学院的光纤光学考试试卷，主要考察学生对光纤基础理论、光纤器件特性和光纤通信系统等核心概念的理解。以下是试卷中涉及的重要知识点： 1. **长周期光纤光栅实现谐振波长调谐的基本原理** 长周期光纤光栅（Long Period Grating, LPG）是一种特殊类型的光纤组件，其周期性结构会导致特定波长的光发生布拉格反射。通过改变光栅的周期或折射率，可以调整其反射/透射谱，从而实现谐振波长的调谐。这通常可以通过热调控、机械应力或化学蚀刻等方法来实现。 2. **功率传导法测量光纤截止波长的方法** 光纤截止波长是指在该波长下，高阶模式无法在光纤中有效传播。测量光纤截止波长的一种常见方法是功率传导法，即通过注入不同波长的光进入光纤，然后监测出射光功率。当注入波长接近截止波长时，高阶模式的功率会显著下降，由此可以确定光纤的截止波长。 3. **自聚焦透镜与平方律光纤、普通球面透镜的异同点** 自聚焦透镜是一种非线性光学元件，它利用介质的非线性效应（如克尔效应）将光束自我聚焦成一个点。与平方律光纤（其传播特性遵循平方律，即功率密度随距离平方衰减）和普通球面透镜相比，自聚焦透镜无需物理形状的曲面就能实现聚焦，而平方律光纤主要用于功率传输，不具备成像功能；普通球面透镜则依赖于其几何形状来汇聚或发散光线，适用于常规光学成像系统。 4. **光纤的性质和应用** - 掺杂：为了制造低损耗的通信光纤，通常会在纤芯材料中掺杂以改变其折射率，而包层材料保持未掺杂，以形成折射率阶跃，引导光波沿着光纤传播。 - 光纤的耐用性：光纤在敷设时需要防水处理，以减少传输损耗并提高使用寿命。它可以在广泛的环境温度范围内工作，但过度的弯曲或拉伸会导致损耗或断裂。 - 光纤的模式：HE11模是阶跃折射率光纤中的基本模式，也是唯一在所有波长下都能传播的模式。它是圆形偏振光，且在光纤中传输速度最快。 - 掺铒光纤放大器：掺铒光纤放大器通常在1550nm附近的波长工作，因为铒离子在这个波长具有最大的增益。 这些知识点体现了光纤光学的基础理论，涵盖了光纤的制造、设计、测量以及在通信系统中的应用，是理解和设计光纤通信网络的关键。